循环流化床锅炉水冷壁偏磨成因及解决措施研究

许庆林

摘要：工业生产中，循环流化床锅炉有着重要的作用，主要用于对流化质量的改善，提升化学反应的吸收率及转化率。而循环流化床锅炉运行过程中，水冷壁会产生偏磨的问题，文章主要就偏磨成因做全面的分析，进一步总结出偏磨影响因素，提出循环流化床锅炉治理、运行方案措施。

关键词：循环流化床锅炉;水冷壁;偏磨原因;解决措施

在循环流化床锅炉运转时，需要稳定且持续的蒸汽供应，当所提供的蒸汽无法支撑起正常运行时，水冷壁偏磨速率将会加快，加之在水冷壁周围存在的物料流浓度较大，偏磨情况就难以避免。因此，应当对运行时的烟气流速进行降低，控制物料浓度，并对设备进行改良与优化，进而最大化地减少水冷壁出现偏磨的概率。

一、循环流化床锅炉水冷壁偏磨成因

（一）水冷壁周围存在的物料流浓度较大

通过对水冷壁偏磨实例进行分析，并進行了相应的试验研究，证明了在循环流化床炉膛下部卫燃带与水冷壁过度区域，周围存在着数量较多的下行物料流，浓度较高，且随着高度的下降，物料流的密度及厚度越大。由于下行物料流实际运行方向与表面处于一个平行的状态，因此会对水冷壁进行冲刷，可以对其周围的偏磨程度进行降低。但在循环流化床锅炉实际运转时，物料往往是贴着水冷壁下行的，容易被卫燃所阻挡，不得不被迫改变运行方向，这样一来，锅炉内部密集上升的气流就会将物料流托起而形成祸流，进而对水冷壁产生偏磨。

（二）不规则区域出现偏磨的原因

在循环流化床锅炉水冷壁中，不规则区域主要是指锅炉出口区域、炉壁开口以及管壁上的焊缝。穿过水冷壁的偏磨程度要远大于管壁的偏磨程度，是因为部分水冷壁呈现不规则状态，使得局部的流动力出现混乱。一般来说，在水冷壁底部的偏磨程度大于顶部的偏磨程度，这是因为水冷壁所粘结的材料在运转过程中会产生向下的冲击力。同时，在水冷壁表面上如若呈现出点状凸起，将会使得水冷壁受到严重偏磨，直至凸起点被磨平。在水冷壁与炉顶出口附近，由于所进入的气体及固体两相流会带入大颗粒物料，主要是混凝土分离而成，甩项受热面而导致其部位出现偏磨。

（三）炉膛附近的管壁出现偏损的原因

循环流化床锅炉的炉膛内部，还存在一些直角的区域，这些区域很容易在运行时，受水流冲击，水冷壁偏损程度更为严重。也就是说，这些直角区域对水流的速度产生阻挡，汇集上升气流非常低，而顺着管壁下方流动的固体物料流浓度较高，速度也快，直接造成了炉膛角落的地区，一些颗粒与金属壁的表面产生了碰撞，在这种冲击力的影响下，水冷壁就会产生偏磨，影响到了设备的稳定运行。

二、循环流化床锅炉水冷壁偏磨影响因素

（一）锅炉运行参数

循环流化床锅炉水冷壁偏磨是一种严重的问题，控制不当，则会造成设备损坏，影响到安全运行。影响的因素较多，需要全面进行分析，做好问题控制。循环流化床锅炉实际运行过程中，不同种类参数是重要的参考，需要全面进行分析，找到参数的差别，避免出现偏磨问题。流化床温度变化能够影响金属表面耐磨性，金属表面氧化膜厚度与硬度，不同温度其参数也存在不同，其差异较大。

（二）物料特性

物料的性质对设备影响也较多，不同的物料会产生不同的磨损程度，循环流化床锅炉运行过程中，颗粒直径、物料浓度是最大的影响因素，不同的物料性质影响也不同，带来偏损效果也不同，粒子浓度高，水冷壁耐磨性就越大，而物料的颗粒直径不断增加，其影响性则越大。颗粒硬度也是影响因素，对水冷壁耐磨性产生一定的影响，物料颗粒硬度越大，则对锅炉磨损越大，物料在表面形成薄膜，本身硬度高于燃料本身硬度，对锅炉的运行产生影响。如果物料含有硅、铝等物质，其硬度会远远大于含钙、锶物料，其耐磨性也就增强，所以说，物料的颗粒、形状、硬度、化学组成等不同的因素，均会影响水冷壁偏损的程度，要对进锅炉的物料全面控制，有效做好预防，保证设备稳定运行。

三、循环流化床锅炉水冷壁偏磨解决措施

（一）全面降低烟气流动速度

从成因中我们看到，烟气对锅炉的运行产生一定影响，所以说，锅炉运行过程中，需要全面控制好烟气的情况，保证锅炉稳定运行。所以说，要充分确保锅炉足够空气基础上，对加热表面偏损进行合理控制，有效降低磨损率，全面科学的控制过量空气是主要的措施，全面保证锅炉充足的过氧量。物料在充分保证处于流化状，然后对风量进行控制，合理控制好风量能够保证烟气流动速度，通过有效的控制，合理控制好内部的物料浓度及颗粒直径，使其运行方向处于合理状态，避免出现设备磨损问题。为了全面保证锅炉最小流化空气量，就需要通过不断的测试，找到有效的参数配比，使流体质量得到有效把握，确保锅炉始终处于一个稳定的运行状态。锅炉运行时，会产生二次空气的情况，这就需要通过合理控制，全面做好调节，为锅炉的稳定运行提供有效保障。另外，锅炉运转时也会产生废弃热量，这种热量的出现，很易使水冷壁形成偏磨的问题，要对所有产生的锅炉热量做好充分的控制，有效减少偏磨概率，使设备能够稳定运行。

（二）控制物料流浓度及颗粒产生

物料流浓度和大小直径对锅炉的水冷壁偏损产生影响，其性质也决定了磨损的程度，只有全面控制好物料才能保证良好稳定运行，所以说，要减少一次风量，有效压缩锅炉内力差，使煤与物料形成一种紧密的关联，二者能够保持到合理尺寸内，这样，锅炉运行时，才不会受到物料的影响，合理科学控制好物料流浓度对设备运行有着重要的意义。循环流化床锅炉运转需要保证充足的通风量，为了全面保证风量适中，需要通过科学的试验找到解决的数据，合理做好炉内压力差调节，确保锅炉安全运行。炉内压力差要保持到0.3至0.6kPa间，在不同荷载的条件下，炉内压力差需要保证稳定，如果压力差大就需要释放，要对物料的形状、大小全面把握好，对于过大的物料，则需要通过精细粉碎、筛选等，全面控制好颗粒大小，保证符合需要，减少水冷壁偏磨概率。

（三）采用低偏磨燃料选取启动床料

循环流化床锅炉水冷壁偏磨会影响到设备的安全运行，只有全面做好有效的控制，才能把磨损的程度降低，而合理选择锅炉燃烧煤炭种类是关键。一是控制好燃料的性质，对需要进入期末有人燃料做好全面的检查，通过必要的煤炭化验，对其进行合理的分类，严格筛分粒度，分析出原煤可磨系数，并对入炉煤粒径及矸石含量做好充分的化验，提取其参数，进行有效的控制。二是认真选取启动床料。要在煤炭取样筛分的基础上，合理配比颗粒适度的床料，确保粒度级配与运行参数吻合，一般情况下，启动床料使用河沙及炉渣，这样，能够保证硬度，避免出现磨损的现象。

（四）优化循环流化床锅炉

要根据不同的作业状态，做好创新技改，使锅炉更加符合运行需要，有效提升卫燃高度是最为主要的方式，从分析中看到，循环流化床水冷壁偏磨最严重的部位是水冷管壁与耐火材料区域，所以说，要对这两个部位进行创新优化，通过卫燃带高度提升，有效降低水冷壁偏磨，保证设备良好的运行。对水冷壁管进行改良，通过形状改变使水管顶部与卫燃带区平行，降低水冷壁局部偏磨。

综上所述，循环流化床锅炉在运转过程中，极易在水冷壁中出现偏磨现象，不但对锅炉的安全运转造成了影响，同时也抑制了循环流化床锅炉发挥自己的功能和特点。因此，要对水冷壁出现偏磨现象的成因进行分析，并根据实际情况，采取合理的处理方式，进而确保循环流化床锅炉能够顺利运转。

参考文献

[1]柳少龙.循环流化床锅炉运行调整及磨损处理研究[J].机电信息，2019（32）

[2]李宝伟，孟焱鑫，靳权成，张勇.循环流化床锅炉水冷壁防磨导流板的应用[J].资源节约与环保，2019（10）

[3]韩春峰.循环流化床锅炉炉膛水冷壁磨损与防磨关键技术[J].化工设计通讯，2019，45（09）